Tóm tắt Luận án Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số đến tính ổn định hướng chuyển động trên đất dốc của liên hợp máy kéo xích cao su - Phan Thị Thu Hằng

ngang của máy kéo trên đất dốc, nội dung đề tài đặt ra nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số đến khả năng làm việc trên đất dốc của liên hợp máy kéo xích cao su trong đó nghiên cứu khả năng ổn định hướng là chủ yếu; đề tài có sử dụng phương pháp nghiên cứu lý thuyết, kết hợp kiểm chứng bằng thực nghiệm. CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT SỰ TƯƠNG TÁC GIỮA MÁY PHAY VÀ ĐẤT KHI LIÊN HỢP VỚI MÁY KÉO 2.1 Lực của đất tác dụng vào phay 2.1.1 Chỉ số động học λ Chỉ số động học λ ảnh hưởng trực tiếp đến yêu cầu nông học của đất. Cụ thể nếu λ<1 thì phay vừa quay vừa trượt do đó đất chưa bị cắt, nếu λ=1 thì vận tốc của phay và vận tốc của máy bằng nhau do đó đất cũng không bị cắt, chỉ khi λ>1 thì đất mới bắt đầu bị cắt vì vận tốc phay lớn hơn vận tốc máy (hình 2.1). ; m p bsbs V V r R     (2.1) Hình 2.1: Quỹ đạo chuyển động của một điểm trên lưỡi cắt khi phay quay với chỉ số động học λ1 Khi λ >1 có thể mô tả quỹ đạo chuyển động của lưỡi cắt hình 2.2, trong đó hδ- chiều cao sót của đất và zlv - số lưỡi cắt làm việc đồng thời. Hình 2.2: Mô tả thông số động học của phay Theo Kopшун B.H (2005) ông đã đưa ra công thức tính λ như sau: )1arccos(sin. )1arccos(. R h z R h z lv lv       trong đó: 0 hδ ch (với hc R ) (2.2) Để đảm bảo khả năng nông học của đất khi phay thì chiều cao sót tối thiểu phải bằng chiều sâu phay (hδ=hc). Vậy giá trị nhỏ nhất của λ là: )1arccos(sin. )1arccos(. min R h z R h z c lv c lv      (2.3) 2.1.2 Chiều dài cung cắt S Hình 2.3. Động học quá trình cắt đất của phay Chiều dài cung cắt S do quỹ đạo của lưỡi cắt đất tạo ra được tính như sau:\    dkDS   1 0 22 )sin1()1 1 ( (2.4) Trong đó : 2 2 2 2 )1 1 ( 4 )1( 4       k k k ; φ1= )21arccos( 2 11 kt   2.1.3. Xác định lực và mô men cản của phay Lực cắt tổng P là lực tổng hợp gồm hai thành phần là lực pháp tuyến Fn và lực tiếp tuyến Ft. Khi biểu diễn lực P lên hai phương đứng oz là P1z và phương ngang ox là P1x (hình 2.4): Lực tác dụng tổng lên trống phay theo hai phương ox và oz là: )).cos(F-.cos(F Zlv knkt1   xP (2.5)  zP 1 Zlv(Fnsin(φk+ζ)+Ftsinφk)) (2.6) 2 R hc 1 1 1 3 hc S T R Vm x z ω lưỡi cắt 1 lưỡi cắt 2 C C’ φ 4 Hình 2.4. Các lực tác dụng lên lưỡi phay Mô men cản và công suất của phay là: RSbzRFM plvtcp )(. 1   (2.7) pplvptpcpp RSbzRFMN  .])[(... 22 1   (2.8) 2.2. Phân tích động học va động lực học cơ cấu treo của máy phay 2.2.1 Sơ bộ kết cấu, mô hình tính toán và các giai đoạn làm việc - Sơ bộ kết cấu của cơ cấu treo hình 2.5. Hình 2.5: máy phay liên kết với máy kéo nhờ cơ cấu bốn khâu bản lề Các nội lực chính tác động vào phay là phản lực tựa tại các khớp bản lề (hình vẽ 2.6): Hình 2.6: Sơ đồ cân bằng lực và mô men của cơ cấu treo Tách các khâu tại các khớp sau đó đặt các phản lực liên kết vào các khớp vừa tách như hình 2.6. Cân bằng lực và mô men tại các khâu, biến đổi cuối cùng ta được hệ các phương trình mô tả lực tác động tại cơ cấu treo: R41X – R13x = 0 R41Z – R13Z = 0 R42x + R32x = 0 R42z + R32z = 0 (2.9) R13x + R23x +PΣ1x =0 R13z + R23z +PΣ1z +Gp=0 R13z .ltsinρ2+R13x .ltcosρ2 =0 R32x .ldsinρ1+R32z.ldcosρ1 =0 R32X .b1+PΣ1x .(b1 +b2) +(Gp-P1z)e-R23z.c=0 2.2.2 Lực máy phay tác dụng lên cơ cấu treo khi LHM làm việc trên đất dốc Hình 2.7 Sơ đồ tính giá trị lực Pm Lực đẩy tổng  xP1 phụ thuộc vào rất nhiều thông số như tính chất đất, chiều sâu Lực Pm: 2 241 42 41 422 os( )mP R R R R c      (2.10) Pm A B M R41x R41z R42z R42x      0T 1c 2c 1 a ( )  x z O A D B C Pm y A D B1 B2 C2 C1 R41x Pm x 5 6 R42x R42z z x o (1) (2) (3) (4) R41z R41x R 31z R31x R32x R32z R13z R13x R23x R23z b1 b2 A B C D J c lt ld Gp hp e PΣ1z PΣ1x R hc C C’ D  Vm P1x P1z P Fn Ft φk Z X γ ζ φ 2.3 Ảnh hưởng lực đẩy của máy phay lên máy kéo khi LHM làm việc trên đất dốc ngang a) Xét trường hợp phay lắp cân Hình 2.8 Các lực tác dụng của phay lên máy kéo khi phay lắp đối xứng và LHM làm việc trên đất dốc β (góc xoay ψ=0) Khi đó lực đẩy của phay xP 1 và lực nâng của phay zP 1 tác dụng thông qua cơ cấu treo đến máy kéo là Pmcosγ, lực này sinh ra mô men quay Mx-p làm xoay LHM xuống chân dốc. cosd.P =M mp-x  (2.11) b) Xét trường hợp phay lắp lệch Xét trường hợp khi phay lắp lệch (hình 2.9), lực đẩy phay qua cơ cấu treo tác dụng lên máy kéo (Pmcosγ), lực này làm xoay máy kéo với mô men xoay Mm-p ảnh hưởng đến ổn định hướng chuyển động của máy kéo . Hinh 2.9. Các lực tác dụng của phay lên máy kéo khi phay lắp lệch và LHM làm việc trên đất dốc β (góc xoay ψ=0) + Nếu khoảng lệch tâm a>d khi lắp phay lệch phía dưới dốc thì: ) .cos(P d).-a( =M mp-x  (2.12) + Nếu khoảng lệch tâm a<d khi lắp phay lệch phía dưới dốc và khi lắp phay lệch lên phía trên dốc thì: .cosP a. =M mp-x  (2.13) Do vậy nếu lắp phay lệch xuống phía dưới dốc thì sẽ làm tăng ổn định hướng hơn khi lắp trên dốc. KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 1. Đã xây dựng được công thức tính mô men cản phay Mcp, mô men cản phay phụ thuộc rất nhiều thông số bao gồm các thông số kết cấu (số lưỡi cắt đồng thời cắt đất zlv, bán kính trống phay R, chiều dài lưỡi cắt bp), các thông số sử dụng (vận tốc máy Vm, vận tốc quay của trống phay Vp, và chỉ số động học λ) và tính chât cơ lý của đất (ứng suất pháp của đất σ, ứng suất tiếp của đất τ, hệ số ma sát giữa lưỡi cắt và đất). 2. Lực của đất tác động vào máy phay gồm hai thành phần chính là lực đẩy theo phương ox là PΣ1x và lực nâng máy phay khỏi mặt đất theo phương thẳng đứng oz là PΣ1z. Thành phần lực cản PΣ1x phụ thuộc hc, số lưỡi cắt đồng thời zlv, chỉ số động học λ. Cụ thể tại vùng trung du miền núi phía Bắc nếu phay sâu hc=10cm, λ=3, zlv=4, thì lực đẩy phay khoảng PΣ1x=900N, nếu hc=20cm thì lực đẩy phay khoảng PΣ1x=1100N 3. Kết cấu của hệ thống treo ảnh hưởng đến lực đẩy của máy phay lên máy kéo. Quan hệ đó được xác định bằng hệ phương trình 2.9, từ đó phân tích lực và mô men tác dụng giữa máy công tác và máy kéo, xác định được điểm đặt, phương chiều và trị số của lực tác dụng từ máy phay qua cơ cấu treo tác động vào máy kéo theo phương trình 2.10. 4. Khi LHM làm việc trên đất dốc ngang β, khi phay lắp cân thì lực đẩy và lực nâng phay thông qua cơ cấu treo tác dụng vào máy kéo một lực Pmcosγ sinh ra mô men xoay Mx-p nhỏ làm giảm tính ổn định hướng chuyển động của LHM (LHM chuyển động chậm về phía chân dốc). Còn nếu lắp phay lệch phía dưới dốc thì sẽ làm tăng ổn định hướng hơn khi lắp trên dốc vì mô men xoay do thành phần lực Pmcosγ sinh ra sẽ làm cho LHM quay lên dốc. Ngược lại khi lắp phay lệch về phía trên dốc thì mô men xoay do thành phần Pmcosγ sinh ra sẽ làm cho LHM quay xuống dưới dốc, dẫn đến LHM xoay xuống dốc nhanh hơn gây mất ổn định hướng chuyển động (khi người lái không tác động điều khiển). x y Mcp L p β Pm cosγ Gpsinβsinψ G p si n β co sψ Yt Yd Y Pft Pfd Pf c d ey Gsinβsinψ x y β Mcp L p Pm cosγ Gpsinβsinψ G p si n β co sψ Yt Yd Y Pft Pfd Pf c d ey Gsinβsinψ a 7 8 CHƯƠNG 3 MÔ HÌNH ĐỘNG LỰC HỌC CỦA LHM KHI LÀM VIỆC TRÊN ĐẤT ĐỒI DỐC 3.1. Xây dựng mô hình toán khảo sát khả năng làm việc trên đất dốc của LHM 3.1.1. Xây dựng mô hình Các giả thiết: - Do khảo sát LHM khi làm việc với chiều sâu phay cố định, bỏ qua vận tốc xoay quanh ox, oy và dịch chuyển của tọa độ trọng tâm theo oz. - Tọa độ trọng tâm và vị trí treo máy phay được cho là nằm trong mặt phẳng thẳng đứng đối xứng chứa đường tâm dọc của máy kéo; - Máy kéo chuyển động ổn định và bỏ qua các tải trọng động vì máy kéo nông nghiệp thường chuyển động với vận tốc thấp; - Tính chất cơ lý của đất là đồng nhất, góc dốc ngang là hằng số; - Lực đẩy của phay nằm trong mặt phẳng đối xứng dọc của máy kéo và nghiêng với phương ngang một góc cố định  ; -Trong mặt phẳng thẳng đứng: cơ cấu treo làm việc ở thế bơi. - Các khớp liên kết của cơ cấu treo là các khớp bản lề, do đó trong mặt phẳng ngang, xem như cơ cấu treo được liên kết cứng với máy kéo. Do vậy thành phần ngang sin ospG c  có tác dụng lên máy kéo. Mô hình vật lý của LHM được mô tả như hình 3.1 và 3.2: Hình 3.1: Các lực và mô men tác dụng lên LHM khi làm việc trên đất dốc ngang β ở hình chiếu bằng Hình 3.2: Các lực và mô men tác dụng lên LHM khi làm việc trên đất dốc ngang β ở hình chiếu đứng (nhìn theo hướng A.A và B-B) Các kí hiệu được sử dụng trong mô hình vật lý là:  – góc dốc ngang; ψ- góc xoay thân máy;G, Gp- trọng lượng máy kéo và của phay; Pkd, Pkt- lực chủ động của dải xích phía dưới và phía trên dốc;Pfd, Pft- lực cản lăn của dải xích phía dưới và trên dốc; Zd, Zt- phản lực pháp tuyến của đất tác dụng lên hai dải xích; Yt, Yd- phản lực ngang của đất tác dụng lên hai dải xích; Ym- phản lực ngang tác dụng lên phay;Pm -lực đẩy bởi máy phay tác động lên máy kéo; yx vv , – vận tốc tịnh tiến theo hai phương yx, ;ωz- vận tốc xoay LHM quanh trục oz vuông góc với mặt phẳng oxy tại tọa độ trọng tâm;B- chiều rộng cơ sở giữa hai dải xích;b- bề rộng của một dải xích; Lx – chiều dài dải xích tiếp xúc với đất; e- độ lệch tâm áp lực trên mặt tựa xích;hg-chiều cao tọa độ trọng tâm;hm-chiều cao cơ cấu treo;hc- chiều sâu phay; Lp-Bề rộng phay;γ- góc nghiêng 9 10 Nhìn theo hướng B-B ' Nhìn theo hướng A-A hm hp Gp.cosβ γ x PΣ1x PΣ1z MP hc Pm M hg xv Mk lm l1 Pf Pk K C Z e Lx 0,5Lx G.cosβ o z c G.sinβsinψ Gpsinβsinψ 3.1.2. Mô hình toán học Cân bằng lực và mô men đối với tọa độ trọng tâm của LHM trong hệ tọa độ di động được hệ ba phương trình sau:          )M c)-.(e.cos).sinG(G c)(l..cos.sin(G - ).B/2PP-P -(P)( cos.sin).()().( cos.sin.sin.)()().( ypmpfdkdftkt cxzoz Pmtdzxy mftfdktkdzyx I GGYYYvvM PGPPPPvvM       (3.1)                  dt I dtvMGGYYY M vv dtvMPGPPPP M vv t oz Zz zxPmd t tyoy zymftfdkt t kdxox ] )M c)-.(e.cos).sinG(G c)(l*.cos.sinG ( - B/2*)PP -P -(P[ 1 )]..cos.sin)()[( 1 ]..cos.sin.sin.)()[( 1 0 cxypmpfdkdtkt0 0 0    (3.2) Từ (3.2) xác định quỹ đạo chuyển động của tọa độ trọng tâm LHM trong không gian là:                 dt dtvvY dtvvX t z t yx t yx 0 0 0 )cossin( )sincos(    (3.3) 3.2. Mô hình truyền lực hai dòng công suất của LHM phay Mô hình truyền lực của LHM phay là mô hình hai dòng công suất, một dòng truyền đến hệ thống di động máy kéo và một dòng truyền đến bộ phận công tác của máy phay (hình 3.3). Hình 3.3. Sơ đồ truyền lực hai dòng công suất của LHM phay đất. Giả thiết công suất của động cơ máy kéo luôn đáp ứng được chi phi công suất cho phay và công suất dùng để di chuyển LHM trong mọi điều kiện làm việc. Nên mô men động cơ sinh ra luôn cân bằng với mô men cản từ trống phay và từ hệ thống di động quy dẫn về trục khuỷu động cơ, ta có: Me=M1+ M2 (Nm) (3.4) trong đó: Me- mô men động cơ (Nm) M1- mô men truyền đến hệ thống di động của máy kéo (Nm) M2 – mô men truyền đến bộ phận làm việc của phay (Nm) 3.2.1 Mô hình các phần tử trong liên hợp máy 3.2.1.1 Mô hình động cơ máy kéo Đặc tính của động cơ JD-32 của máy kéo xích MKX-30, đường đặc tính gồm hai phần: + Nhánh tự điều chỉnh: Me = -0,0537. ne + 118, khi ne>= neH (3.5) + Nhanh quá tải: Me = -0.0000035.ne 2 +0,0089.ne – 7,0632 khi ne<ne (3.6) 3.2.1.2Mô hình hệ thống truyền động nhánh 1 a) Mô hình hệ thống truyền động Mômen cản cho hệ thống thống di động quy dẫn về trục khuỷu động cơ: mhtdd bsxk i rPP M . ).( 1 1  (3.7) Trong đó: ihtdd là tỷ số truyền của hệ thống dẫn động máy kéo; rbs – bán kính bánh sao. b) Mô hình tương tác đất-xích + Tính phản lực pháp tuyến chung Z, nhánh xích dưới Zd và nhánh xích trên Zt: cos sinmZ G P   (3.8) B hGhGPGG Z ppgmp t  cossin)..( 2 sincos).(     (3.9) B hGhGPGG Z ppgmp d  cossin)..( 2 sincos).(     (3.10) + Xác định lực chủ động Pkt và Pkd Mối quan hệ Pk theo độ trượt là đường đặc tính quan trọng nhất khi LHM làm việc trên nền đất, mối quan hệ này có thể xác định bằng lý thuyết, tuy nhiên do ảnh hưởng của nhiều thông số ngẫu nhiên, nên khi tính toán lý thuyết thường không đảm bảo độ tin cậy, thông thường quan hệ Pk- được lấy theo thực nghiệm. 11 12 Mp Mk Me Mb Mc Động cơ Bơm thủy lực Mô tơ thủy lực Hộp số phay Pm P1x P1z PK Pf ip ( ) ( ) Hệ thống truyền lực (itL) 1M 2M Cơ cấu treo Bộ truyền xích (ix) itl Hình 3.4. Đồ thị đường đặc tính độ trượt δ-Pk của máy kéo xích MKX-30 khi làm việc trên đất Phương trình hồi quy: δ= 3.10-9P k 2+6.10-6Pk-0.001 - Xác định lực cản chuyển động của LHM ( cos sin )f cl cl mP f Z f G P    (3.11) - Tổng lực cản chuyển động của máy kéo:  cossinsin mfcx PGPP  (3.12) - Lực kéo chủ động Pk, lực kéo nhánh xích dưới Pkd và lực kéo nhánh xích trên Pkt:  cossinsin mfcxkdktk PGPPPPP  (3.13) 2 cossin.sin ) cossin)..( 2 sincos).( .(  mppgmp clkd PG B hGhGPGG fP       2 cossin.sin ) cossin)..( 2 sincos).( .(  mppgmp clkt PG B hGhGPGG fP       + Xác định phản lực ngang tác dụng lên dải xích ( )sin cost d pY Y Y G G      (3.14) - Xác định độ dịch tâm áp lực Z lhPhcG e mmg )sincos.()sinsincos( 1    (3.15) ( ) sin .cosg p pGh G hd Z    (3.16) Y P B G B BPBPGlGc e mfdktpm y  cos 2 cossin 2 cossin.cossin.   (3.17) - Mô men cản xoay của dải xích MC.x Hình 3.5. hình chiếu đứng và hình chiều bằng của mặt đế tựa dải xích khi làm việc Theo đinh luật cơ học ta có chuyển dịch theo phương dọc và ngang của dải xích khi LHM làm việc trên đất dốc ngang theo hệ tọa độ cố định XOY:          . . x yv oA oA (3.18) Trong đó: τA- chuyển dịch của điểm A theo phương dọc của dải xích; ηA- chuyển dịch của điểm A theo phương ngang của dải xích; ηo- chuyển dịch của trọng tâm theo phương ngang của dải xích; vo- vận tốc ban đầu của LHM; ψ- góc xoay thân máy; Hình 3.6 Sơ đồ xác định chuyển dịch của dải xích khi LHM làm việc trên đất dốc. Vậy lực tổng tác dụng theo phương ngang lên dải xích là: đat MN i đ CbtvyF .... 0     (3.20) Mcx=   đatiđ CbtviltvyM .).....(. (3.21) 3.2.1.2 Mô hình truyền động nhánh 2 cho phay 222 2 )..(.  ptlx cpp iii M i M M  (3.22) Vx Z Lx X m l b Y X Mx 0 Gsinβ 0 14 τ l m η K i.v.Δt ηo Δl Y /X O xi x(i+1) x1 xo(l,t) A 13 a) Mô hình Phay Trong chương 2 đã phân tích và chứng minh được hàm mô men cản phay: Mcp= Zlv bS(τ+μ1σ).R b) Mô hình hệ thống truyền động thủy lực Gọi Mb là mô men xoắn trên trục bơm. cơ tỷ số truyền từ trục khuỷu đến bơm là ib vậy mô men dẫn động cho phay quy về trục khuỷu là M2 là: xtl b i M M . 2  (3.23) c) Xác định tỷ số truyền chung và hiệu suất bộ truyền cho phay Nếu gọi tỷ số truyền từ trục khuỷu động cơ đến trục trống phay là i2: ptlx iiii ..2  (3. 24) Để xác định itl, Ở phần thực nghiệm đã tiến hành thí nghiệm xác định được tỷ số truyền thủy lực của bơm đến phay itl (hình 3.7): Hình 3.7 Kết quả đo tỷ số truyền từ bơm thủy lực đến mô tơ thủy lực phụ thuộc vào mô men cản phay Mcp 3.3. Khảo sát bài toán trượt ngang của LHM MKX-30 Lưu đồ tính Hình 3.8: Lưu đồ tính quỹ đạo chuyển động của LHM khi làm việc trên đất dốc ngang 3.4. Kết quả tính toán 3.4 1. Quỹ đạo chuyển động của liên hợp máy trên đất dốc ngang Xét bài toán trên LHM kéo xích cao su MKX-30, lắp thêm máy phay L1501 làm việc trên vùng đồi dốc, khi không tác động vào hệ thống lái: Hình 3.16, Trình bày quỹ đạo của LHM làm việc trên đất dốc ngang 12o chiều sâu phay hc=10cm,Vxo=1.2km/h, τ=3,5N/cm 2 , σ=2,6N/cm2, quỹ đạo của LHM là một đường cong hướng xuống chân dốc. 16 STA R T Giải các phương trình tích phân 3.4 được: X=  xv ,Y=  yv , ψ=  z Giải ba phương trình tích phân 3.3 được vx, vy, ωz Nhập các thông số đầu vào: G,Gp, Lx, c,B, hg, l1, hp, hm, Lm, D, b, ihtdd, ηmk, ηp, ip, zlv, ic, μ,τ,σ, hc, β, fcl, Jo , Me=f(ne), δ=f(Pk). t=0 (ψ=0) Tính Mcp, Mk, Me, λ, zx PP 1,1  Pm, vm, vp Sgh -khoảng giới hạn di chuyển theo phương ox; to – giới hạn thời gian. t < to or X=Sgh t =to or X=Sgh KẾT QUẢ (X(t),Y(t), ψ(t) 15 Hình 3.9: Quỹ đạo chuyển động của LHM B2010 lắp máy phay L1501 Khi làm việc trên đất dốc ngang Hình 3.10: Quan hệ giữa góc xoay thân máy  khi di chuyển quãng đường OX[m] Hình 3.11: Quan hệ giữa vx và vy của LHM Khi làm việc trên đất dốc ngang  Qua các đồ thị cho thấy khi LHM đi quãng đường dọc theo phương OX là 10m thì LHM dịch chuyển xuống 0,16m theo phương ngang Y và xoay nghiêng một góc ψ=2,8o, LHM đi quãng đường dọc theo phương OX là 20m (tăng 10m) thì LHM dịch chuyển xuống 1,36m (tăng 1,2m) theo phương ngang Y và xoay nghiêng một góc ψ=12o khi LHM đi được 25m (tăng 5m) theo phương OX thì nó dịch ngang theo phương OY một đoạn là 2,75m (tăng 1,39m) và xoay nghiêng một góc ψ=19,5o. Vậy khi LHM làm việc trên đất dốc thì thân máy bị xoay theo phương ngang đi dần về phía dưới dốc, thời gian làm việc càng dài thì góc xoay thân máy càng lớn, khoảng dịch chuyển dọc X tăng chậm dần và khoảng dịch chuyển ngang Y tăng nhanh dần. 3.4.2 Ảnh hưởng của độ dốc  đến lệch ngang Khảo sát quỹ đạo chuyển động của LHM khi làm việc với độ dốc =8o,12o,15o và giữ nguyên các thông số như khảo sát trên được đồ thị hình 3.12: Hình 3.12: Ảnh hưởng của độ dốc  đến quỹ đạo chuyển động của LHM theo phương dọc ox=20m Qua khảo sát, thay đổi độ dốc  khoảng dịch chuyển theo phương Y và góc xoay thân máy  cũng thay đổi. Cụ thể khoảng dịch chuyển theo phương Y và góc xoay thân máy  tỷ lệ thuận với độ dốc . 3.4.3 Khảo sát ảnh hưởng của lắp phay đến lệch ngang Hình 3.13: Kết quả mô phỏng tính chất động học của LHM B2010 khi lắp máy phay lệch tâm 10 cm sang trái và phải với chiều sâu phay hc=10cm. Qua mô phỏng khi lắp phay lệch trái (lệch dưới dốc) thì độ ổn định của LHM tăng và ngược lại khi lắp phay lệch phải (lệch trên dốc) thì độ ổn định của LHM giảm. Khoảng tăng giảm nhiều hay ít phụ thuộc chủ yếu vào khoảng lệch tâm a. 3.4.4 Khảo sát ảnh hưởng của vận tốc LHM đến lệch ngang Hình 3.14: Kết quả mô phỏng tính chất động học của LHM khi thay đổi vận tốc 1. Vxo=1km/h 2. Vxo=1.5km/h 3. Vxo=3km/h thanh treo phay với trục ox; hp- chiều cao trọng tâm phay đến mặt đất. Vx Vy 17  O 18 Kết quả khảo sát khi thay đổi vận tốc đến khả năng ổn định của LHM là khác nhau, khi vận tốc nhỏ thì khoảng lệch ngang Y tăng và khi vận tốc tăng thì khoảng lệch ngang Y giảm. Cụ thể, với quãng đường X=20m vận tốc Vxo=1km/h xét thì khoảng lệch ngang Y là 3,36m; khi Vxo=1.5km/h thì khoảng lệch ngang Y là 1,36m, và khi Vxo=3km/h thì khoảng lệch ngang Y là 0,33m và khi Vxo=5km/h thì khoảng lệch ngang Y là 0,12m . KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 1. Khi góc dốc nhỏ (10-25o) và máy kéo đủ bám thì máy kéo chỉ chuyển động lệch xuống dưới dốc do biến dạng ngang theo phương OY gây ra. 2. Khi tăng chiều sâu phay hc (phay sâu hơn) thì khả năng chống trượt ngang và chống xoay tốt hơn, đồng thời tăng lực đẩy phay do đó sẽ tăng khả năng ổn định hướng chuyển động của LHM. 3. Nếu vận tốc di chuyển của máy kéo Vm tăng thì khả năng ổn định hướng chuyển động của LHM tăng, xong chỉ số động học λ lại giảm ảnh hưởng đến yêu cầu chất lượng nông học. Do vậy để vừa đảm bảo tính ổn định hướng và cả yêu cầu nông học thường nên chọn chỉ số động học λ trong khoảng 3-5 là phù hợp nhất. 4. Nếu lắp phay lệch xuống phía dưới dốc thì độ ổn định hướng tốt hơn khi lắp cân, còn nếu lắp phay lệch phía trên dốc thì độ ổn định hướng là kém nhất, do khi lắp phay lệch phía trên dốc lực Pmcosγ và Gpsinβsinψ sẽ sinh ra mô men xoay làm cho LHM quay xuống dốc nhanh hơn và ngược lại khi lắp phay lệch về phía dưới dốc. 5. Qua kết quả khảo sát cho thấy khi LHM làm việc trên đất dốc ngang β, nếu gốc dốc β tăng thì khoảng dịch chuyển theo phương ngang Y và góc xoay thân máy ψ cũng tăng dẫn đến độ ổn định hướng của LHM giảm. Để tăng khả năng ổn định hướng chuyển động khi phay trên dốc ngang, cơ cấu treo máy kéo cần được thiết kế với hệ thống dịch chuyển điểm treo tự động bằng xi lanh lực để dịch chuyển máy phay ngược xuống phía dưới dốc tỷ lệ theo góc gốc β. Chương 4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 4.1 Mục đích nghiên cứu thực nghiệm Mục đích nghiên cứu thực nghiệm nhằm xác định: các tham số đầu vào của mô hình tính toán (ứng suất tiếp τ và ứng suất cắt σ và tỷ số truyền từ động cơ đến mô tơ thủy lực, xác định đặc tính động cơ), chỉ số động học λ ảnh hưởng rất lớn đến lực đẩy phay và chất lượng làm đất và nghiên cứu thực nghiệm còn nhằm kiểm chứng mức độ tin cậy của mô hình tính toán quỹ đạo chuyển động của LHM ở chương 3 lý thuyết và cũng đồng thời kiểm chứng biện pháp nâng cao độ ổn định hướng của LHM khi làm việc trên đất dốc ngang. 4.2 Thí nghiệm đo lực đẩy và mô men cản phay 4.2.1 Mô hình và sơ đồ bố trí các thiết bị đo Hình 4.1 .Mô hình và sơ đồ bố trí các thiết bị đo 1.Động cơ máy kéo;2.bộ chia công suất; 3. sensor đo tốc độ quay của động cơ; 4.hộp số; 5. bơm thủy lực; 6.hộp phân phối; 7. đầu nối nhanh; 8. cảm biến đo lưu lượng và áp suất dầu; 9. cảm biến đo số vòng quay của mô tơ thủy lực đến máy phay.10. cầu chủ động.11 loadcell đo lực đẩy; 12.hộp giảm tốc máy phay; 4.2.2 Kết quả đo lực đẩy Qua thí nghiệm cho thấy, lực đẩy của phay phụ thuộc vào mô men cản phay, khi lực đẩy tăng thì mô men cản phay cũng tăng theo và ngược lại, do vậy khẳng định mô hình lý thuyết ở chươnng 2 là đúng. Vì khi lực đẩy tăng thì lực cắt cũng tăng dẫn đến mô men truyền đến phay cũng tăng theo. Hình 4.2: Đặc tính lực đẩy phụ thuộc vào mô men cản phay Mp (hc=10;7cm) Hình 4.3: Đặc tính lực đẩy phụ thuộc vào chỉ số động học λ (hc=10;7cm) Thực nghiệm đã cho thấy khi chỉ số động học λ tăng thì lực đẩy tổng xP 1 giảm. Do khi chỉ số động học λ tăng tức là vận tốc Vp tăng, lên diện tích cắt 19 20 Máy phay TN 8 6 4 5 9 3 2 1 10 Khung máy kéo 11 9 7 12 đất và chiều dài cung tiếp xúc của một lưỡi cắt giảm dẫn đến lực cắt giảm do vậy lực đẩy tổng xP 1 theo phương ox giảm. 4.2.3 So sánh kết quả thí nghiệm với lý thuyết tính toán ở chương 2 Sau khi đã đo được số liệu lực tổng PΣ1x đưa về hồi quy và so sánh với mô phỏng tính toán được kết quả như hình 4.4 và 4.5: Hình 4.4 So sánh kết quả mô phỏng tính toán và thực nghiệm (khi hc=10cm) Hình 4.5 So sánh kết quả mô phỏng tính toán và thực nghiệm (hc=7cm) - Lực đẩy PΣ1x phụ thuộc vào rất nhiều các thông số như tính chất đất, chiều sâu phay, kết cấu trống phay, cấu tạo lưỡi cắt... và chỉ số động học λ, theo thực nghiệm do trong quá trình phay có hiện tượng trượt, tính chất đất không đồng nhất... (giá trị trượt nhiều hay ít phụ thuộc vào đất phay và chỉ số động học λ) lên giữa lý thuyết và thực nghiệm có sự chênh lệch. Cụ thể khi chỉ số động học λ nhỏ thì giữa lý thuyết và thực nghiệm về kết quả lực đẩy tổng tương đối giống nhau nhưng khi λ tăng thì hiện tượng trượt xẩy ra và λ càng lớn thì trượt càng nhiều dẫn đễn sai số giữa lý thuyết và thực nghiệm càng lớn. Vì trong lý thuyết tính toán bỏ qua trượt do đó kết quả có sự sai số với thực nghiệm. 4.3 Thí nghiệm đo quỹ đạo chuyển động của LHM khi làm việc trên dất dốc. 4.3.1 Mô hình thí nghiệm Trên hình 4.6 giới thiệu về mô hình và sơ đồ lắp các thiết bị đo: Hình 4.6 .Mô hình và sơ đồ bố trí các thiết bị đo 1- Động cơ ; 2- sensor đo số vòng quay động cơ; 3- côn ly hợp; 4- Hộp số; 5- bơm thủy lực; 6- hộp phân phối; 7- đầu nối nhanh; 8-cảm biến đo lưu lượng và áp suất dầu; 9-cảm biến đo số vòng quay của mô tơ thủy lực đến máy phay; 10- hộp số máy phay; 11- bánh sao; 12- camera tốc độ cao. 4. 3.2 Kết quả đo quỹ đạo chuyển động của LHM * Quỹ đạo chuyển động của phay khi chạy không tải Hình 4.7. kết quả đo quỹ đạo chuyển động của LHM khi chạy không tải * Quỹ đạo chuyển động của LHM khi lắp cân Hình 4.8. kết quả đo quỹ đạo chuyển động của LHM khi lắp phay cân * Quỹ đạo chuyển động của LHM khi lắp phay lệch trái Hình 4.9. kết quả đo quỹ đạo chuyển động của LHM khi lắp phay lệch trái * Quỹ đạo chuyển động của LHM khi lắp phay lệch